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标题: 求助：Gaussian计算圆偏振光发射的不对称因子glum [打印本页]

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Author: 灰灰不啦叽 时间: 2021-7-9 20:25
标题: 求助：Gaussian计算圆偏振光发射的不对称因子glum
各位老师好，我最近想用高斯计算圆偏振（CPL）分子的发光不对称因子（luminescence dissymmetry factor glum）。查阅了Sob老师的帖子《使用Multiwfn绘制红外、拉曼、UV-Vis、ECD和VCD光谱图》http://sobereva.com/224
选取了一个CPL螺旋烯分子进行试算，在优化出无虚频的S1结构上，通过以下命令想计算该分子的glum
#p td(singlets,root=1,nstates=30) freq pbe1pbe/6-31g(d)
计算任务正常结束之后，部分结果如下
1PDM for each excited state written to RWF  633
Ground to excited state transition densities written to RWF  633
Ground to excited state transition electric dipole moments (Au):
   state       X          Y          Z       Dip. S.    Osc.
      1       -0.0776    -0.0000    0.0000    0.0060    0.0004
      2       0.0000    0.3399    -0.4087    0.2826    0.0218
      3       -0.0000    -0.9812    0.6359    1.3671    0.1095
      4       -0.0000    -0.6830    0.1960    0.5049    0.0437
      5       -0.5771    0.0000    -0.0000    0.3331    0.0289
      6       0.6088    -0.0000    -0.0000    0.3707    0.0336
      7       0.1948    -0.0000    -0.0000    0.0380    0.0036
      8       -0.0000    -1.0011    0.2104    1.0465    0.1024
      9       -0.0000    -0.1377    0.1718    0.0485    0.0048
      10       -0.8856    0.0000    0.0000    0.7843    0.0786
      11       -0.0000    -0.8020    0.0492    0.6456    0.0692
      12       0.0206    -0.0000    -0.0000    0.0004    0.0000
      13       -0.0000    0.5337    0.7517    0.8500    0.0933
      14       0.0000    0.5995    -0.0476    0.3617    0.0402
      15       0.2646    0.0000    0.0000    0.0700    0.0078
      16       2.3834    -0.0000    0.0000    5.6806    0.6462
      17       -0.0000    0.7079    0.5478    0.8012    0.0948
      18       -1.2774    0.0000    -0.0000    1.6318    0.1950
      19       0.0000    0.8812    -0.0636    0.7805    0.0947
      20       -0.4824    0.0001    -0.0000    0.2327    0.0283
      21       0.3606    0.0000    -0.0000    0.1300    0.0159
      22       -0.1522    -0.0000    0.0000    0.0232    0.0030
      23       0.0000    0.5221    -0.2460    0.3331    0.0426
      24       0.0000    0.1916    0.3398    0.1521    0.0200
      25       0.3312    -0.0000    0.0000    0.1097    0.0145
      26       -0.5002    0.0000    0.0000    0.2502    0.0336
      27       0.1032    0.0000    0.0000    0.0106    0.0014
      28       -0.0000    -0.6580    -0.3313    0.5427    0.0740
      29       -0.0000    0.1397    0.1714    0.0489    0.0067
      30       -0.0000    -0.8252    -0.5913    1.0306    0.1424
Ground to excited state transition velocity dipole moments (Au):
   state       X          Y          Z       Dip. S.    Osc.
      1       0.0073    0.0000    -0.0000    0.0001    0.0003
      2       -0.0000    -0.0392    0.0515    0.0042    0.0241
      3       0.0000    0.1197    -0.0833    0.0213    0.1181
      4       0.0000    0.0886    -0.0241    0.0084    0.0433
      5       0.0745    -0.0000    0.0000    0.0056    0.0284
      6       -0.0795    0.0000    0.0000    0.0063    0.0310
      7       -0.0346    0.0000    0.0000    0.0012    0.0056
      8       0.0000    0.1486    -0.0280    0.0229    0.1038
      9       0.0000    0.0284    -0.0220    0.0013    0.0058
      10       0.1329    -0.0000    -0.0000    0.0177    0.0783
      11       0.0000    0.1337    0.0012    0.0179    0.0741
      12       -0.0074    0.0000    0.0000    0.0001    0.0002
      13       -0.0000    -0.0943    -0.1248    0.0245    0.0991
      14       -0.0000    -0.1004    0.0050    0.0101    0.0404
      15       -0.0417    -0.0000    -0.0000    0.0017    0.0069
      16       -0.4080    0.0000    -0.0000    0.1665    0.6505
      17       0.0000    -0.1242    -0.0936    0.0242    0.0909
      18       0.2280    -0.0000    0.0000    0.0520    0.1934
      19       -0.0000    -0.1538    0.0070    0.0237    0.0869
      20       0.0803    -0.0000    0.0000    0.0064    0.0235
      21       -0.0601    -0.0000    0.0000    0.0036    0.0131
      22       0.0266    0.0000    -0.0000    0.0007    0.0025
      23       -0.0000    -0.1020    0.0404    0.0120    0.0418
      24       -0.0000    -0.0378    -0.0667    0.0059    0.0199
      25       -0.0748    0.0000    -0.0000    0.0056    0.0188
      26       0.1043    -0.0000    -0.0000    0.0109    0.0360
      27       -0.0180    -0.0000    -0.0000    0.0003    0.0011
      28       0.0000    0.1248    0.0639    0.0197    0.0641
      29       0.0000    -0.0254    -0.0352    0.0019    0.0061
      30       0.0000    0.1650    0.1188    0.0413    0.1329
Ground to excited state transition magnetic dipole moments (Au):
   state       X          Y          Z
      1       0.0766    -0.0000    0.0000
      2       0.0000    0.2110    -1.6722
      3       -0.0000    -0.2742    3.2568
      4       0.0000    0.0289    1.0930
      5       0.4751    -0.0000    -0.0000
      6       -0.3345    0.0000    -0.0000
      7       -0.0849    0.0000    0.0000
      8       0.0000    0.2366    0.9800
      9       0.0000    0.1542    0.2686
      10       0.4407    -0.0000    0.0000
      11       0.0000    0.2244    0.2016
      12       0.3758    0.0000    -0.0000
      13       0.0000    -0.2712    1.2911
      14       -0.0000    -0.1216    -0.4740
      15       0.0692    -0.0000    -0.0000
      16       -1.1176    0.0000    0.0000
      17       0.0000    -0.2161    0.3590
      18       0.5965    -0.0000    -0.0000
      19       -0.0000    0.1504    -0.7282
      20       0.3802    0.0000    -0.0000
      21       -1.2716    0.0000    0.0000
      22       -0.0207    0.0000    0.0000
      23       0.0000    -0.1301    -0.7080
      24       -0.0000    0.1022    0.2087
      25       0.8158    -0.0000    0.0000
      26       0.0596    0.0000    -0.0000
      27       0.9838    -0.0000    0.0000
      28       0.0000    -0.2473    -0.0291
      29       0.0000    0.0349    -0.1364
      30       -0.0000    -0.5209    0.0580
Ground to excited state transition velocity quadrupole moments (Au):
   state       XX       YY       ZZ       XY       XZ       YZ
      1       0.0931    0.0745    -0.0355    -0.0000    0.0000    -0.0009
      2       -0.0000    0.0000    0.0000    -0.0021    -0.1871    0.0000
      3       -0.0000    0.0000    -0.0000    -0.1063    0.3994    -0.0000
      4       0.0000    0.0000    -0.0000    -0.0685    0.2396    -0.0000
      5       0.6645    0.6673    -0.1840    0.0000    -0.0000    0.0717
      6       -0.2585    -0.2120    0.1046    0.0000    -0.0000    -0.0728
      7       0.0169    -0.1053    -0.0134    -0.0000    -0.0000    -0.0856
      8       -0.0000    0.0000    -0.0000    -0.0684    0.4083    -0.0000
      9       -0.0000    0.0000    -0.0000    -0.1586    0.1198    -0.0000
      10       0.2254    0.0966    -0.1874    -0.0000    0.0000    0.0853
      11       -0.0000    0.0000    -0.0000    -0.1082    0.3421    -0.0000
      12       -0.1500    0.1432    -0.1886    0.0000    -0.0000    -0.0557
      13       -0.0000    0.0000    -0.0000    -0.3810    0.3071    -0.0000
      14       -0.0000    0.0000    0.0000    -0.2556    -0.1483    0.0000
      15       -0.1747    -0.0970    0.0028    -0.0000    0.0000    -0.0491
      16       -0.6081    -0.0387    0.7094    0.0000    -0.0000    -0.1776
      17       -0.0000    0.0000    -0.0000    -0.3728    0.1697    0.0000
      18       0.5199    0.4606    -0.3919    -0.0000    0.0000    0.1637
      19       -0.0000    0.0000    0.0000    -0.3999    -0.0696    0.0000
      20       0.1906    -0.3296    -0.1321    -0.0000    -0.0000    -0.0026
      21       -0.0576    -1.3129    0.7580    -0.0000    0.0000    0.0399
      22       0.2958    -0.2919    0.0542    -0.0000    0.0000    -0.0117
      23       0.0000    -0.0000    -0.0000    0.3758    -0.3767    0.0000
      24       -0.0000    0.0000    0.0000    -0.3847    0.2557    -0.0000
      25       0.1789    0.7737    -0.3782    0.0000    0.0000    -0.1241
      26       0.0618    -0.1387    -0.1035    -0.0000    0.0000    0.1096
      27       -1.0499    1.3703    -0.7108    0.0000    0.0000    -0.0317
      28       -0.0000    0.0000    -0.0000    0.7043    -0.0884    -0.0000
      29       -0.0000    0.0000    -0.0000    0.0834    0.1729    -0.0000
      30       0.0001    -0.0001    0.0000    1.2243    -0.5287    0.0000
<0|del|b> * <b|rxdel|0> + <0|del|b> * <b|delr+rdel|0>
Rotatory Strengths (R) in cgs (10**-40 erg-esu-cm/Gauss)
   state       XX       YY       ZZ R(velocity) E-M Angle
      1       -0.0000    1.7868    1.8306    1.2058    90.00
      2    -310.4868 -262.2940    -2.8517 -191.8775    149.94
      3    -1010.2981 -825.0877    44.1184 -597.0891    129.66
      4    -118.0796 -76.2025    64.7998 -43.1608    103.69
      5       0.0000 110.7175    81.6956    64.1377    90.00
      6       0.0000    84.2113    54.1013    46.1042    90.00
      7       0.0000    14.5369    -0.0621    4.8249    90.00
      8    -122.7917 -70.5719 230.7488    12.4617    87.08
      9       -3.4053 -22.2340    18.4255    -2.4046    97.87
      10       0.0000 164.3229 111.0322    91.7850    90.00
      11    -34.3562    0.8031 166.5423    44.3298    41.43
      12       -0.0000    -5.1693    -6.9699    -4.0464    90.00
      13    -126.9225 -448.3778    -7.2771 -194.1925    131.08
      14    -13.3310    -2.2951    57.4619    13.9453    78.43
      15       0.0000    -1.7683 -10.4106    -4.0597    90.00
      16       0.0000 1095.1197 794.7427 629.9541    90.00
      17       98.0349 -136.5123    11.4929    -8.9949    95.96
      18       0.0000 341.9610 194.6749 178.8786    90.00
      19    -80.9953    -4.4387 -24.1492 -36.5277    104.26
      20       -0.0000    58.7283    59.5284    39.4189    90.00
      21       -0.0000 142.8199 152.0837    98.3012    90.00
      22       -0.0000    -1.5935    -0.4391    -0.6775    90.00
      23    -71.0933 -80.6644    95.2836 -18.8247    101.19
      24       31.4402 -70.9280 -24.2441 -21.2440    176.56
      25       -0.0000 -92.4928 -125.6698 -72.7209    90.00
      26       0.0000    30.9608    -9.1454    7.2718    90.00
      27       0.0000 -29.6585 -31.6360 -20.4315    90.00
      28       40.2296 -80.9204 -72.4063 -37.6990    159.61
      29       9.1969    13.2469    -9.0331    4.4702    50.15
      30    261.9586 -236.2610 -295.4135 -89.9053    137.90
1/2[<0|r|b>*<b|rxdel|0> + (<0|rxdel|b>*<b|r|0>)*]
Rotatory Strengths (R) in cgs (10**-40 erg-esu-cm/Gauss)
   state       XX       YY       ZZ    R(length)
      1       4.2037    -0.0000    -0.0000    1.4012
      2       -0.0000 -50.7260 -483.3156 -178.0139
      3       -0.0000 -190.2466  -1464.5993 -551.6153
      4       0.0000    13.9453 -151.4677 -45.8408
      5    193.8870    0.0000    -0.0000    64.6290
      6    144.0169    0.0000    -0.0000    48.0056
      7       11.6997    0.0000    0.0000    3.8999
      8       0.0000 167.4990 -145.8036    7.2318
      9       0.0000    15.0110 -32.6273    -5.8721
      10    275.9870    0.0000    -0.0000    91.9957
      11       0.0000 127.2923    -7.0093    40.0943
      12       -5.4866    0.0000    -0.0000    -1.8289
      13       0.0000 102.3527 -686.3599 -194.6691
      14       0.0000    51.5746 -15.9513    11.8744
      15    -12.9549    0.0000    0.0000    -4.3183
      16    1883.6627    0.0000    -0.0000 627.8876
      17       0.0000 108.2028 -139.0748 -10.2907
      18    538.8352    0.0000    -0.0000 179.6117
      19       0.0000 -93.6925 -32.7618 -42.1514
      20    129.6936    -0.0000    -0.0000    43.2312
      21    324.2608    -0.0000    0.0000 108.0869
      22       -2.2252    0.0000    -0.0000    -0.7417
      23       -0.0000    48.0340 -123.1539 -25.0400
      24       0.0000 -13.8469 -50.1337 -21.3269
      25    -191.0604    -0.0000    -0.0000 -63.6868
      26       21.0793    -0.0000    0.0000    7.0264
      27    -71.7786    0.0000    -0.0000 -23.9262
      28       0.0000 -115.0689    -6.8118 -40.6269
      29       0.0000    -3.4466    16.5313    4.3616
      30       -0.0000 -303.9850    24.2459 -93.2464
  1/2[<0|del|b>*<b|r|0> + (<0|r|b>*<b|del|0>)*] (Au)
   state       X          Y          Z       Dip. S. Osc.(frdel)
      1       -0.0006    -0.0000    -0.0000    0.0006    0.0004
      2       -0.0000    -0.0133    -0.0211    0.0344    0.0229
      3       -0.0000    -0.1175    -0.0530    0.1705    0.1136
      4       -0.0000    -0.0605    -0.0047    0.0652    0.0435
      5       -0.0430    -0.0000    -0.0000    0.0430    0.0287
      6       -0.0484    -0.0000    -0.0000    0.0484    0.0323
      7       -0.0067    -0.0000    -0.0000    0.0067    0.0045
      8       -0.0000    -0.1487    -0.0059    0.1546    0.1031
      9       -0.0000    -0.0039    -0.0038    0.0077    0.0051
      10       -0.1177    -0.0000    -0.0000    0.1177    0.0784
      11       -0.0000    -0.1072    0.0001    0.1072    0.0715
      12       -0.0002    -0.0000    -0.0000    0.0002    0.0001
      13       0.0000    -0.0503    -0.0938    0.1442    0.0961
      14       -0.0000    -0.0602    -0.0002    0.0604    0.0403
      15       -0.0110    -0.0000    -0.0000    0.0110    0.0074
      16       -0.9725    -0.0000    -0.0000    0.9725    0.6483
      17       -0.0000    -0.0879    -0.0513    0.1392    0.0928
      18       -0.2913    -0.0000    -0.0000    0.2913    0.1942
      19       -0.0000    -0.1355    -0.0004    0.1360    0.0906
      20       -0.0387    -0.0000    -0.0000    0.0387    0.0258
      21       -0.0217    -0.0000    -0.0000    0.0217    0.0145
      22       -0.0040    -0.0000    -0.0000    0.0040    0.0027
      23       -0.0000    -0.0533    -0.0099    0.0632    0.0421
      24       -0.0000    -0.0072    -0.0227    0.0299    0.0199
      25       -0.0248    -0.0000    -0.0000    0.0248    0.0165
      26       -0.0522    -0.0000    -0.0000    0.0522    0.0348
      27       -0.0019    -0.0000    -0.0000    0.0019    0.0012
      28       -0.0000    -0.0821    -0.0212    0.1033    0.0689
      29       -0.0000    -0.0035    -0.0060    0.0096    0.0064
      30       -0.0000    -0.1362    -0.0702    0.2064    0.1376

Excitation energies and oscillator strengths:

Excited State 1:    Singlet-A    2.9620 eV  418.58 nm  f=0.0004  <S**2>=0.000
   98 ->101       -0.43704
   99 ->100       0.54635
This state for optimization and/or second-order correction.
Total Energy, E(TD-HF/TD-DFT) =  -1152.62039255
Copying the excited state density for this state as the 1-particle RhoCI density.

Excited State 2:    Singlet-A    3.1558 eV  392.87 nm  f=0.0218  <S**2>=0.000
   98 ->100       0.66059
   99 ->101       0.24515

参考了“Propeller Configuration Flipping of the Trivalent Boron-Inducing Substituent Dependence of the Circularly Polarized Luminescence Sign in Triarylborane-Based [7]Helicenes”（Org. Lett. 2021, 23, 4759-4763，https://doi.org/10.1021/acs.orglett.1c01485)中关于glum的计算公式。

想请教的问题：
（1）表格数据中的 μ 和m 是S1-S0跃迁的电子跃迁偶极矩和磁跃迁偶极矩吗，如果是的话他们的单位分别为 10–18 esu▪cm 和10–21 erg▪G–1 是在什么单位制下的，如何转换？在高斯计算的log中应该从哪里读取这个结果？
（2）θ 指的是什么角度
（3）有没有其他计算glum的方式，其他软件或者公式？

感谢各位老师的指导。

作者
Author: sobereva 时间: 2021-7-10 09:08
1 是
Ground to excited state transition electric dipole moments 和 excited state transition magnetic dipole moments下面给出了。单位转换问题试图google搞明白

2 应该是跃迁电偶极矩和跃迁磁偶极矩的夹角

作者
Author: 灰灰不啦叽 时间: 2021-7-10 17:46
非常感谢Sob老师的回复，我也是刚刚接触CPL的计算，所以重复下算例，贴出来log内容就是重复计算的结果

我对公式 glum = 4|u||m|cosθ/(|u|2 + |m|2) 的理解是从跃迁电偶极矩和跃迁磁偶极矩的数据就可以计算出 glum了，从log里读取的
Ground to excited state transition electric dipole moments (Au):
   state       X          Y          Z       Dip. S.    Osc.
      1       -0.0776    -0.0000    0.0000    0.0060    0.0004

Ground to excited state transition magnetic dipole moments (Au):
   state       X          Y          Z
      1       0.0766    -0.0000    0.0000

两个偶极矩的夹角读取（ E-M Angle）
Rotatory Strengths (R) in cgs (10**-40 erg-esu-cm/Gauss)
   state       XX       YY       ZZ R(velocity) E-M Angle
      1       -0.0000    1.7868    1.8306    1.2058    90.00

这明显和文献的值是不太相符的，请问老师是我的值取错了或者理解错了吗？
文献里给的两个跃迁偶极矩的夹角是0（Table S9）和 |u|、|m| 的取值似乎都存在疑问

再次感谢Sob老师的解答。

作者
Author: 静静子 时间: 2022-3-29 18:33

灰灰不啦叽发表于 2021-7-10 17:46
非常感谢Sob老师的回复，我也是刚刚接触CPL的计算，所以重复下算例，贴出来log内容就是重复计算的结果

...

老师，您好，不知您的疑问有没有解决，最近我也在计算手性分子的g值，想向您请教一下~

作者
Author: blueyangliu 时间: 2022-11-11 08:54

灰灰不啦叽发表于 2021-7-10 17:46
非常感谢Sob老师的回复，我也是刚刚接触CPL的计算，所以重复下算例，贴出来log内容就是重复计算的结果

...

刚学习计算圆偏振光，也在查这个值的计算，请问你的问题解决了吗？还想问下磁偶极矩怎么只有分量？

作者
Author: cryolite 时间: 2025-2-10 15:12
本帖最后由 cryolite 于 2025-2-10 15:37 编辑

灰灰不啦叽发表于 2021-7-10 17:46
非常感谢Sob老师的回复，我也是刚刚接触CPL的计算，所以重复下算例，贴出来log内容就是重复计算的结果

...

|u| 1 a.u. = 2.5417 × 10−18 esu·cm
|m| 1 a.u. = 9.274 × 10−21 erg·G-1

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